CN109348850B - 一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，包括十字形支架、万向节、采摘杆、辅助控制杆、采摘头和可装水果的网兜滑道，本发明创造性地以人体为支撑点，该支撑点可随人位置不同灵活地调整；合理分配双手功能，将双手从传统握杆方式中解脱出来，用于更重要场合，实现双手价值；通过双手的配合实现复杂的采摘头方位变化，适应复杂水果采摘工况，方便使用，降低劳动强度；本装置实现万向采摘，可采摘各个方向生长的水果，通过双手配合实现复杂的采摘头方向控制，适应复杂水果生长工况的采摘，保证水果品质，提高工效。

Description

一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置

技术领域

本发明涉及一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置。

背景技术

截止2016年末全国水果总面积已达到1536.71万公顷，全国水果总产量已达到28319万吨。全国很多地区在水果的采摘上依然主要靠人工，量产水果采摘中存在的劳动工作量大、作业范围广(果实分布高低不均)、触碰力度控制要求高(多汁水果易碰伤)以及需选择性采摘。现有采摘工具存在以下缺点：⑴林地势复杂，大型采摘器械难以实现采摘作业；⑵切口不够锋利，相当多采取扯动式的采摘方式，会造成水果的损坏；⑶采摘方向单一，传统采摘杆双手控制只能直进直出，一次只能采摘收集一个水果，耗时费力，双手负担重，采摘头定位困难，工作效率低，劳动强度大等问题；⑷双人合作高空采摘，安全系数低，工作效率低，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，以解决上述问题的至少一个方面。

为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，包括十字形支架、万向节、采摘杆、辅助控制杆、采摘头和可装水果的网兜滑道，所述十字形支架的上端通过万向节与采摘杆中部连接；所述辅助控制杆上端与采摘杆中部连接；所述采摘头包括采摘头主体、滑道、第一弹簧和导滑柱，所述采摘头主体下端与采摘杆上端连接，采摘头主体上端设有由两半圆组成的可使水果脱离树枝的切嘴，所述切嘴上设有可拆卸的可换刀片；所述滑道位于采摘头主体的两外侧面，滑道内部设有双侧齿条滑块；所述双侧齿条滑块与切嘴端部的齿轮配合；所述第一弹簧位于滑道中，第一弹簧的下端与滑道的下端内侧固定连接；所述导滑柱下端与第一弹簧上端固定连接，导滑柱上端与双侧齿条滑块下端固定连接；所述网兜滑道的顶端与采摘头主体的底部圆周固定连接。

进一步，十字形支架包括L型支架和横档，所述L型支架的下端设有可与人体腰部固定的快速卡扣腰带，L型支架的上端与万向节连接；所述横档两端设有可与人体肩部固定的交叉形卡扣带，所述横档为与人体肩膀同宽的一段直角形钢板；所述钢板的一面正中心设有供L型支架穿过的孔洞，钢板的另一面正中心与L型支架接触的直线处设有可使横档与L型支架固定成一体的螺栓孔；所述螺栓孔设有多组，等距布置，可根据使用者上身高度不同，调整横档的上下固定位置。

进一步，万向节包括U型零件和可套在采摘杆上的第一套筒，所述U型零件的U型端口通过单个螺栓与L型支架的上端活动连接，U型零件的U型底端通过单个螺栓与第一套筒活动连接。

进一步，采摘杆包括采摘杆主体、手柄固定部、手柄活动部、可使采摘头微摆动的第二传动钢丝、可使切嘴合拢的第一传动钢丝、套筒U型叉、第一固定套环、第二固定套环、活动套环、可使采摘头恢复原位置的第二弹簧和U型叉支架，所述手柄固定部与采摘杆主体的底端固定连接；所述手柄活动部位于手柄固定部上方，与手柄固定部通过滑槽连接；所述第二传动钢丝的下端与手柄活动部固定连接；所述第一传动钢丝的上端与采摘头上导滑柱的下端中心固定连接，第一传动钢丝的下端与辅助控制杆连接；所述套筒U型叉位于U型零件下方，套筒U型叉的第二套筒与采摘杆主体中部固定连接，套筒U型叉的U型叉部分通过螺栓与辅助控制杆活动连接，辅助控制杆可绕该活动连接相对采摘杆主体张开或合拢；所述第一固定套环位于套筒U型叉上方，与采摘杆主体固定连接，第一固定套环与第二套筒共同限制采摘杆主体相对于万向节上的第一套筒上下滑动；所述第二固定套环位于采摘杆主体的中上方，与采摘杆主体固定连接；所述活动套环位于采摘杆主体的上端，活动套环的上端与采摘头主体通过连杆活动连接，活动套环的下端与第二传动钢丝的上端固定连接；所述第二弹簧的下端与第二固定套环上端固定连接，第二弹簧的上端与活动套环下端固定连接；所述U型叉支架的上端与采摘头主体中部通过转轴连接，U型叉支架的下端与采摘杆主体顶端固定连接。

进一步，采摘杆主体与U型叉支架之间设有垫片，所述垫片一侧是半圆形凹槽，与采摘杆主体的外圆面配合，另一侧是平面与U型叉支架接触，它们之间通过多个螺栓紧固。

本发明的有益效果：通过一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置的使用，创造性地以人体为支撑点，该支撑点可随人位置不同灵活地调整；合理分配双手功能，将双手从传统握杆方式中解脱出来，用于更重要场合，实现双手价值；通过双手的配合实现复杂的采摘头方位变化，适应复杂水果采摘工况，方便使用，降低劳动强度；本装置实现万向采摘，可采摘各个方向生长的水果，通过双手配合实现复杂的采摘头方向控制，适应复杂水果生长工况的采摘；同时，本装置采用网兜滑道收集所采摘的水果，沿采摘杆方向间断地用弹性橡皮筋固定网兜滑道，水果靠重力下滑，弹性橡皮筋间断地依次张开，起到缓冲作用，确保采摘作业连续，保证水果品质，提高工效。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明十字形支架结构示意图。

图3为本发明采摘杆结构示意图及四部分局部放大图(下面三个图为采摘头部分三个状态，左边采摘头图为常态位置，中间采摘头图为切嘴开始闭合，右边采摘头图为采摘头微摆动)。

图4为本发明采摘头结构示意图(去掉大U型叉支架一侧的支架)。

图中，1-十字形支架，2-采摘杆，3-辅助控制杆，4-万向节，5-网兜滑道，6-采摘头，7-L型支架，8-交叉形卡扣带，9-横档，10-快速卡扣腰带，11-手柄固定部，12-手柄活动部，13-套筒U型叉，14-第一套筒，15-U型零件，16-第二传动钢丝，17-第二固定套环，18-第二弹簧，19-活动套环，20-连杆，21-U型叉支架，22-垫片，23-钢丝套筒，24-滑道，25-第一传动钢丝，26-采摘头主体，27-转轴，28-导滑柱，29-切嘴，30-齿轮，31-双侧齿条滑块，32-采摘杆主体，33-可换刀片，34-第一弹簧，35-第一固定套环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4示意性的显示了本发明一种实施方式的基于人体工学的高空远距水果采摘装置结构。

如图1、图2、图3、图4所示，一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，包括十字形支架(1)、万向节(4)、采摘杆(2)、辅助控制杆(3)、采摘头(6)和可装水果的网兜滑道(5)，所述十字形支架(1)的上端通过万向节(4)与采摘杆(2)中部连接；所述辅助控制杆(3)上端与采摘杆(2)中部连接；所述采摘头(6)包括采摘头主体(26)、滑道(24)、第一弹簧(34)和导滑柱(28)，所述采摘头主体(26)下端与采摘杆(2)上端连接，采摘头主体(26)上端设有由两半圆组成的可使水果脱离树枝的切嘴(29)，所述切嘴(29)上设有可拆卸的可换刀片(33)，当可换刀片(33)磨钝或损坏时，可更换新的发可换刀片(33)；所述滑道(24)位于采摘头主体(26)的两外侧面，滑道(24)内部设有双侧齿条滑块(31)；所述双侧齿条滑块(31)与切嘴(29)端部的齿轮(30)配合；所述第一弹簧(34)位于滑道(24)中，第一弹簧(34)的下端与滑道(24)的下端内侧固定连接；所述导滑柱(28)下端与第一弹簧(34)上端固定连接，导滑柱(28)上端与双侧齿条滑块(31)下端固定连接，双侧齿条滑块(31)沿其中间的凹槽相对导滑柱(28)及滑道(24)滑动，当辅助控制杆(3)相对于采摘杆主体(32)向外张开时，第一传动钢丝(25)带动导滑柱(28)压迫第一弹簧(34)向下运动，从而带动双侧齿条滑块(31)向下运动，进一步通过双侧齿条滑块(31)带动齿轮(30)转动，以实现的切嘴(29)闭合；当辅助控制杆(3)相对于采摘杆主体(32)向内合拢时，第一弹簧(34)的弹性恢复，使导滑柱(28)向上运动，以实现切嘴(29)的张开；所述网兜滑道(5)的顶端与采摘头主体(26)的底部圆周固定连接，沿采摘杆(2)方向间断地用弹性橡皮筋固定网兜滑道(5)，在采摘水果时，水果靠重力下滑，弹性橡皮筋间断地依次张开，起到缓冲作用，以保证水果品质，提高工效。

如图1、图2、图3、图4所示，十字形支架(1)包括L型支架(7)和横档(9)，所述L型支架(7)的下端设有可与人体腰部固定的快速卡扣腰带(10)，L型支架(7)的上端与万向节(4)活动连接；所述横档(9)两端设有可与人体肩部固定的交叉形卡扣带(8)，所述交叉形卡扣带(8)既可交叉与人体肩部固定，又可左边带系左边肩膀，右边带系右边肩膀；所述横档(9)为与人体肩膀同宽的一段直角形钢板；所述钢板的一面正中心设有供L型支架(7)穿过的孔洞，钢板的另一面正中心与L型支架(7)接触的直线处设有可使横档(9)与L型支架(7)固定成一体的多个螺栓孔；所述螺栓孔设有多组，等距布置，可根据使用者上身高度不同，调整横档(9)的上下固定位置。

如图1、图2、图3、图4所示，万向节(4)包括U型零件(15)和可套在采摘杆(2)上的第一套筒(14)，所述U型零件(15)的U型端口通过单个螺栓与L型支架(7)的上端活动连接，以实现主要采摘杆(2)相对于L型支架(7)的上下动作，U型零件(15)的U型底端通过单个螺栓与第一套筒(14)活动连接，以实现主要采摘杆(2)相对于L型支架(7)的左右动作；第一套筒(14)与采摘杆(2)活动配合，以实现采摘杆(2)相对于L型支架(7)的轴向转动动作。

如图1、图2、图3、图4所示，采摘杆(2)包括采摘杆主体(32)、手柄固定部(11)、手柄活动部(12)、可使采摘头(6)微摆动的第二传动钢丝(16)、可使切嘴(29)合拢的第一传动钢丝(25)、套筒U型叉(13)、第一固定套环(35)、第二固定套环(17)、活动套环(19)、可使采摘头(6)恢复原位置的第二弹簧(18)和U型叉支架(21)，所述手柄固定部(11)与采摘杆主体(32)的底端固定连接；所述手柄活动部(12)位于手柄固定部(11)上方，与手柄固定部(11)通过滑槽连接；所述第二传动钢丝(16)的下端与手柄活动部(12)固定连接，当手握紧手柄活动部(12)时，通过第二传动钢丝(16)带动活动套环(19)向下运动，从而带动连杆(20)运动，再通过连杆(20)带动采摘头主体(26)绕转轴(27)转动，以实现采摘头主体(26)相对采摘杆主体(32)的转动；松开手柄活动部(12)时，第二弹簧(18)的弹性恢复，驱动活动套环(19)向上运动，通过连杆(20)带动采摘头主体(26)恢复原有位置，以微观适应水果的不同生长工况；所述第一传动钢丝(25)的上端与采摘头(6)上导滑柱(28)的下端中心固定连接，第一传动钢丝(25)的中间穿过钢丝套筒(23)，钢丝套筒(23)的上端和滑槽的底端外侧面固定，钢丝套筒(23)的下端和采摘杆主体(32)固定，第一传动钢丝(25)的下端与辅助控制杆(3)连接，所述第一传动钢丝(25)在滑道(24)与采摘杆主体(32)之间设有钢丝套筒(23)，以保护第一传动钢丝(25)，第一传动钢丝(25)及中间的钢丝套筒(23)是柔性的，当采摘头主体(26)相对采摘杆主体(32)的转动时，第一传动钢丝(25)及中间的钢丝套筒(23)可跟随转动，而第一传动钢丝(25)从钢丝套筒(23)中抽出时，便产生拉力，驱动切嘴(29)闭合，完成水果与果蒂的分离，松开时靠第一弹簧(34)的弹性恢复，使得切嘴(29)张开；所述套筒U型叉(13)位于U型零件(15)下方，套筒U型叉(13)的第二套筒与采摘杆主体(32)中部固定连接，套筒U型叉(13)的U型叉部分通过螺栓与辅助控制杆(3)活动连接，辅助控制杆(3)可绕该活动连接相对采摘杆主体(32)张开或合拢，张开时带动第一传动钢丝(25)运动，从而使切嘴(29)闭合，以实现水果脱离树枝，进入网兜滑道(5)；所述第一固定套环(35)位于套筒U型叉(13)上方，与采摘杆主体(32)固定连接，第一固定套环(35)与第二套筒共同限制采摘杆主体(32)相对于万向节(4)上的第一套筒(14)上下轴向滑动；所述第二固定套环(17)位于采摘杆主体(32)的中上方，与采摘杆主体(32)固定连接；所述活动套环(19)位于采摘杆主体(32)的上端，活动套环(19)的上端与采摘头主体(26)一侧通过连杆(20)活动连接，活动套环(19)的下端与第二传动钢丝(16)的上端固定连接；所述第二弹簧(18)的下端与第二固定套环(17)上端固定连接，第二弹簧(18)的上端与活动套环(19)下端固定连接；所述U型叉支架(21)的上端与采摘头主体(26)中部通过转轴(27)活动连接，U型叉支架(21)的下端与采摘杆主体(32)顶端固定连接。

如图1、图2、图3、图4所示，采摘杆主体(32)与U型叉支架(21)之间设有垫片(22)，所述垫片(22)一侧是半圆形凹槽，与采摘杆主体(32)的外圆面配合，另一侧是平面与U型叉支架(21)接触，它们之间通过多个螺栓紧固。

使用本发明时，通过交叉形卡扣带(8)及快速卡扣腰带(10)使十字型支杆与人体固定，然后左手握住采摘杆(2)，通过万向节(4)调节采摘头(6)的宏观方位，通过手柄活动部(12)调节采摘头(6)微观方位；右手握辅助控制杆(3)使采摘杆(2)绕轴转动，调节采摘头(6)的周向位置；双手配合使辅助杆向外张开，驱动采摘头(6)闭合，实现摘下水果的动作；双手配合使辅助杆向内缩拢，采摘头(6)在第一弹簧(34)的弹性恢复力作用下张开，预备摘下一个水果；切嘴(29)剪切下水果后顺着网兜滑道(5)滑下，弹性橡皮筋间断地依次张开，起到缓冲作用；确保采摘作业连续，保证水果品质，提高工作效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出至少一个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

值得说明的是：在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本发明专利不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明专利。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明专利内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，包括十字形支架、万向节、采摘杆、辅助控制杆、采摘头和可装水果的网兜滑道，所述十字形支架的上端通过万向节与采摘杆中部连接；所述辅助控制杆上端与采摘杆中部连接；所述采摘头包括采摘头主体、滑道、第一弹簧和导滑柱，所述采摘头主体下端与采摘杆上端连接，采摘头主体上端设有由两半圆组成的可使水果脱离树枝的切嘴，所述切嘴上设有可拆卸的可换刀片；所述滑道位于采摘头主体的两外侧面，滑道内部设有双侧齿条滑块；所述双侧齿条滑块与切嘴端部的齿轮配合；所述第一弹簧位于滑道中，第一弹簧的下端与滑道的下端内侧固定连接；所述导滑柱下端与第一弹簧上端固定连接，导滑柱上端与双侧齿条滑块下端固定连接；所述网兜滑道的顶端与采摘头主体的底部圆周固定连接；

采摘杆包括采摘杆主体、手柄固定部、手柄活动部、可使采摘头微摆动的第二传动钢丝、可使切嘴合拢的第一传动钢丝、套筒U型叉、第一固定套环、第二固定套环、活动套环、可使采摘头恢复原位置的第二弹簧和U型叉支架，所述手柄固定部与采摘杆主体的底端固定连接；所述手柄活动部位于手柄固定部上方，与手柄固定部通过滑槽连接；所述第二传动钢丝的下端与手柄活动部固定连接；所述第一传动钢丝的上端与采摘头上导滑柱的下端中心固定连接，第一传动钢丝的下端与辅助控制杆连接；所述套筒U型叉位于U型零件下方，套筒U型叉的第二套筒与采摘杆主体中部固定连接，套筒U型叉的U型叉部分通过螺栓与辅助控制杆活动连接，辅助控制杆可绕该活动连接相对采摘杆主体张开或合拢；所述第一固定套环位于套筒U型叉上方，与采摘杆主体固定连接，第一固定套环与第二套筒共同限制采摘杆主体相对于万向节上的第一套筒上下滑动；所述第二固定套环位于采摘杆主体的中上方，与采摘杆主体固定连接；所述活动套环位于采摘杆主体的上端，活动套环的上端与采摘头主体通过连杆活动连接，活动套环的下端与第二传动钢丝的上端固定连接；所述第二弹簧的下端与第二固定套环上端固定连接，第二弹簧的上端与活动套环下端固定连接；所述U型叉支架的上端与采摘头主体中部通过转轴连接，U型叉支架的下端与采摘杆主体顶端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，其特征在于：十字形支架包括L型支架和横档，所述L型支架的下端设有可与人体腰部固定的快速卡扣腰带，L型支架的上端与万向节连接；所述横档两端设有可与人体肩部固定的交叉形卡扣带，所述横档为与人体肩膀同宽的一段直角形钢板；所述钢板的一面正中心设有供L型支架穿过的孔洞，钢板的另一面正中心与L型支架接触的直线处设有可使横档与L型支架固定成一体的螺栓孔；所述螺栓孔设有多组，等距布置，可根据使用者上身高度不同，调整横档的上下固定位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，其特征在于：万向节包括U型零件和可套在采摘杆上的第一套筒，所述U型零件的U型端口通过单个螺栓与L型支架的上端活动连接，U型零件的U型底端通过单个螺栓与第一套筒活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于人体工学的高空远距水果采摘装置，其特征在于：采摘杆主体与U型叉支架之间设有垫片，所述垫片一侧是半圆形凹槽，与采摘杆主体的外圆面配合，另一侧是平面与U型叉支架接触，它们之间通过多个螺栓紧固。

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